摘 要：將水平面的物理問(wèn)題遷移到斜面模型，在受力分析及牛頓第二定律的理解應(yīng)用上，在運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系解決上，在能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系上，都有較大的提升;通過(guò)斜面模型分析，學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解應(yīng)用、分析綜合及應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題等物理能力都有一定的促進(jìn)和提升。

　　關(guān)鍵詞：物理數(shù)學(xué);斜面模型;能力

　　1 悟“五性”

　　理解能力是指一個(gè)人對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟力，“考試說(shuō)明[1]” 中作了詳細(xì)的闡述。物理概念、定理和定律是用科學(xué)的精準(zhǔn)的語(yǔ)言描述的，需要學(xué)生要準(zhǔn)確深入地理解，才會(huì)靈活地應(yīng)用。學(xué)生對(duì)牛頓第二定律的理解程度直接影響動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析解決，學(xué)生要從“五性”理解牛頓第二定律。因此，在進(jìn)行牛頓第二定律的系統(tǒng)復(fù)習(xí)中，利用斜面模型及設(shè)置變化有利于對(duì)斜面模型和定律的深入理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解應(yīng)用能力。

　　1.1 矢量性 a= F m 是一個(gè)矢量式，合外力方向就是加速度方向，或知道了加速度方向就得到合外力方向。如圖1，質(zhì)量為m的物塊置于質(zhì)量為M的粗糙斜面上，現(xiàn)給M施加一個(gè)水平向右的恒力作用，使它們一起以恒定加速度a向右運(yùn)動(dòng)，則斜面對(duì)物塊的作用力大小和方向如何?如果以a方向和垂直于a方向建立坐標(biāo)系，求得支持力N和摩擦力f，再求合力就復(fù)雜化了問(wèn)題。而據(jù)矢量性，加速度a的大小和方向確定，m受到的合外力的大小和方向就確定，根據(jù)力的三角形定則，如圖2，可求得斜面對(duì)物塊的作用力F1 大小和方向。如果斜面光滑，力F向左推M，要使其一起向左做勻加速度運(yùn)動(dòng)，則其加速度的大小要恰為a=gtanθ，如圖3所示，否則就無(wú)法一起勻加速度運(yùn)動(dòng)。

　　1.2 同一性對(duì)于同一性高中階段考查是同一對(duì)象即同體性的理解。如圖3，斜面是光滑的，水平地面是粗糙的，用力F向左推M，使其一起向左做加速度a的勻加速運(yùn)動(dòng)，則M受到水平地面的摩擦力大小如何?對(duì)于整體法，由牛頓第二定律可得：F-f=(M+m)a;分別隔離M和m，同樣可得，也讓學(xué)生比較兩種方法，感悟巧妙地應(yīng)用整體法對(duì)簡(jiǎn)化問(wèn)題的好處，進(jìn)一步理解牛頓第二定律中“m”的含義。

　　1.3 獨(dú)立性有 力 就 會(huì) 產(chǎn) 生 一 個(gè)加速度，某方向有加速度一定是這一方向的力提供的。因此，求物體的加速度有兩種方法，即先求合力再求加速度，也可求每一力的加速度再對(duì)加速度合成。如圖3中如果光滑斜面，靜止放置于粗糙的水平面且 F=0;m下滑，斜面仍靜止，求斜面受到地面的摩擦力大小和方向。對(duì)m沿斜面下滑的加速a=gsinθ,其沿水平向左方向的加速度分量為gsinθcosθ,因此，這一加速度必由水平向左的摩擦力來(lái)提供，因此，f=mgsinθcomθ,方向水平向左。理解F=ma中的“F”可以是某力，也可以是幾個(gè)力的合力。

　　2 會(huì)解法

　　斜面模型上的物理情境設(shè)置可以是生活生產(chǎn)中的實(shí)際情境，可以是多過(guò)程或多物體，也可以是多物體多過(guò)程，而且，對(duì)斜面的傾角或物體間的動(dòng)摩擦因素可以進(jìn)行合適的設(shè)置，能很好地考查學(xué)生運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的應(yīng)用能力，能很好地考查學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的分析綜合能力。

　　3 能應(yīng)用

　　電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題設(shè)置為斜面模型，能考查學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化及能量守恒定律的理解應(yīng)用，考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力[1]。電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題是其重點(diǎn)問(wèn)題也是難點(diǎn)問(wèn)題，導(dǎo)體棒在斜面上運(yùn)動(dòng)涉及到動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，又涉及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，又可考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。如圖6所示，相距L的兩條足夠長(zhǎng)的平行的光滑的金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有一導(dǎo)體棒質(zhì)量為m 電阻為r。(1)如果導(dǎo)體棒由靜止釋放，導(dǎo)體棒沿斜面下滑的距離為s0時(shí)勻速，則v-t圖像是一條導(dǎo)體棒做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)的曲線，其收尾速度v= mg(R+r)sinθ B2 L2 ，由功能關(guān)系mgs0sinθ= 1 2 mv2 +Q，即克服安培力所做的功等于轉(zhuǎn)化成電路的焦耳Q，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱QR= R R+r Q。(2)當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為v時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生了變化，此時(shí)電阻R 沒(méi) 有 電 流通過(guò)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx的變化規(guī)律，可得Bx= 2Bs0 2s0+2vt+gsinθt 2。(3)如果在t=0時(shí)刻對(duì)導(dǎo)體棒施加一個(gè)平行斜面向上的外力F，導(dǎo)體棒開(kāi)始由靜止沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電阻R的電荷量q與時(shí)間的二次方的關(guān)系如圖7乙所示。借助圖像分析：根據(jù)圖7乙中的斜率k=常數(shù)，則k= q t 2 = q t 1 t =I 1 t ，I與t成正比，及P-t2 ，a-t，F(xiàn)-t的關(guān)系，如圖7中乙、D、A、B、C圖所示;當(dāng)然，也可以用電磁感應(yīng)、電路歐姆定律及數(shù)學(xué)方法準(zhǔn)確推導(dǎo)出其表達(dá)式。

　　無(wú)論是對(duì)牛頓第二定律的理解應(yīng)用，還是動(dòng)力學(xué)或場(chǎng)能問(wèn)題分析，從水平面模型遷移到斜面的模型，都有較大的提高。因此，通過(guò)斜面模型分析，對(duì)學(xué)生的理解能力、分析綜合能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力等物理能力都有一定的促進(jìn)和提升的作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]教育部考試中心.普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試說(shuō)明[M]. 北京：中國(guó)教育出版社，2016.

　　淺談斜面模型專題復(fù)習(xí)相關(guān)推薦物理教學(xué)論文范文高中物理科學(xué)方法教育

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